Teleportasyon mümkün mü?
Laboratuvar deneylerinin ardından, 2017 yılında Çinli bilim insanları, laboratuvar dışında, Dünya'dan yaklaşık 400 km uzaklıkta bir yörüngede dönen özel tasarım bir uyduya bir foton parçacığını ışınlamayı başardıklarını duyurdular
Teleportasyon, diğer bir deyişle ışınlanma, bir nesnenin bulunduğu yerden ayrılarak, bir anda başka bir yerde ortaya çıkmasına verilen isim. Peki bu mümkün mü?
Evet, ama kuantum dünyasında mümkün.
Bilim insanları1900'lerin başında oldukça kafa karıştırıcı bir mikro evrenle tanıştılar ve ardından daha önce hayal bile edilemeyecek şeyler gerçekleşti. Atom bulundu ve sonra parçalandı; uzay-zaman dokusu içinde ışığı izleyerek evrenin başlangıcına kadar gidildi; uzay ve uydu teknolojisi ile ışık hızında iletişim mümkün kılındı.
Tüm bunlar bir türlü anlayamadığımız mikro dünyanın hakimi kuantum parçacıklarının bizlere "hoşbulduk" jesti gibi. Heybelerinde daha neler sakladıklarını bilmiyoruz.
Bilim insanları ışınlama yani teleportasyon olarak adlandırdığımız olguyu laboratuvarlarda kuantum parçacıkları üzerinde denediler ve cesaret verici sonuçlar aldılar.
Laboratuvar deneylerinin ardından, 2017 yılında Çinli bilim insanları, laboratuvar dışında, Dünya'dan yaklaşık 400 km uzaklıkta bir yörüngede dönen özel tasarım bir uyduya bir foton parçacığını ışınlamayı başardıklarını duyurdular.
Bu ışınlama, ilk başarıyla sonuçlanan teleportasyon çalışması olarak kabul edildi. Ekip yalnızca yerden yörüngeye bir kuantum parçacığını ışınlamakla kalmadı, aynı zamanda uydu ile yer arasındaki ilk kuantum ağını da oluşturarak kuantum dolanıklığın uzun mesafe rekorunu da kırmış oldu.
Peki, kuantum dolanıklık nedir?
Kuantum dolanıklık, kuantum dünyasının tuhaf özelliklerinden biri.
Biliyoruz ki, iki atomaltı parçacık bir süperpozisyon halinde ise dolanık durumdadırlar.
Peki süperpozison nedir? O da kuantum dünyasına özgü bir diğer özellik. Parçacığın sahip olduğu tüm olasılıkların aynı anda var olması durumu. Schrödinger'in kedisini hatırlayalım. Schrödinger'in düşünce deneyinde kutudaki kedi aynı anda hem ölü hem de diriydi, yani her iki olasılığı da barındırıyordu.
Süperpozisyon durumunda bulunan bu parçacıklara eş parçacıklar denir ve birbirlerine her koşulda bağlıdırlar. Bunun anlamı parçacıklardan birindeki bir değişim, anında diğer dolanık parçacıkta karşılık bulacak demektir.
Yani dolanık iki parçacığınız varsa, birinin durumunu bilmek size otomatik olarak diğerinin durumunu da söyleyecektir.
Dolanık parçacıkları birbirinden uzaklaştırdığınızda dolanıklık durumu ortadan kalkmaz.
Bu garip kurallar bizim için ne anlama geliyor diyebilirsiniz!
Geleceğin dünyasını bu garip kurallar şekillendirecek, ama onları klasik mantığımızla anlayamıyoruz; onları anlamak için yine Schrödinger'in kedisine ihtiyacımız var!
Kuantum ışınlanma nasıl çalışır?
Burada kuantum parçacıklarının dolanıklık özelliklerinden yararlanılıyor. Öte yandan bir dolanık parçacık eğer üçüncü bir parçacık ile etkileşime girerse, bu parçacıkta meydana gelen değişiklik eş parçacığa anında yansıyacaktır.
Kuantum dünyasında ışınlanma, maddenin taşınması yerine kodlanmış bilginin taşınması olarak tanımlı. Buna kuantum bilgi diyoruz.
Şöyle söyleyelim: İki dolanık kuantum parçacığından biri Mars'a gönderiliyor. Diğeri Dünya'da kalıyor. Dünya’daki parçacık uyarıldığında aynı anda fiziksel bir bağ olmamasına rağmen diğer parçacık da uyarılmış olur. Bir madde ışınlanmak istendiğinde, yapılması gereken şey onu dolanıklığa dahil etmektir. Bunun için ışınlanacak maddenin atomları kodlanarak (kuantum şifreleme) dolanıklığa dahil edilir ve bilgi Mars'daki diğer dolanık parçacığa iletilmiş olur. Kodlanmış bilgi Mars'da bulunan aynı tür atomlarla etkileşerek madde formuna kavuşur.
Bu şekilde ışınlanma gerçekleşmiş olur; dolanıklığa dahil edilen şey maddenin kendisi değil onun kodlanmış kuantum bilgisidir.
Kulağa harika geliyor, peki sorun ne?
Öncelikle bu durum yalnızca kuantum düzeyinde mümkün.
Öte yandan dolanık iki parçacık arasında uzun süreli ve uzun mesafeli bir bağlantıyı sürdürmek uygulamada kolay değil; örneğin dolanık bir fotonun bir fiber optik kanalda yalnızca 150 km ilerleyebildiği belirtiliyor. Ancak uzayda daha kolay ilerleme potansiyeline sahipler.
Çinli araştırmacılar bu potansiyeli değerlendirmek için çalışmalarını uzaya kaydırdılar.
Ekip laboratuvarda saniyede 4.000 çift kuantum dolanık foton üretti ve her bir çiftten birini, Micius uydusuna bir ışık huzmesiyle ateşledi.
Eski bir Çinli filozofun adını taşıyan Micius uydusu Dünya'dan ateşlenen tek fotonların kuantum durumlarını algılayabilen hassas bir foton alıcısına sahip.
Soru şu: Bugün foton parçacıkları, yarın insanlar mı?
Ancak burada tek bir kuantum parçacığından bahsediyoruz. Bir insanı oluşturan milyarlarca ve milyarlarca parçacık söz konusu ve dolayısıyla heyecanlanmak için çok erken.
Bir diğer soru: İnsanları ışınlayamıyorsak, heyecan verici olan nedir?
Hemen söyleyelim; kuantum dolanıklık olarak bilinen kuantum özelliği, kuantum bilgi sistemlerinin temelini oluşturuyor. Kuantum kriptoloji, kuantum hesaplama ve kuantum ışınlama gibi geleceğin etkin teknolojilerinin yolunu açıyor.
Dahası, kuantum ışınlama ile ana hedef, hacklenemez iletişim ağları oluşturulması, bu ağların çok daha fazla güvenlik sunacağı belirtiliyor.
Ancak üstesinden gelinmesi gereken önemli engeller var.
Unutmayalım dönüştürücü değişim dediğimiz şey bu engellerin tek tek kaldırılması ile mümkün.
Kaynakça
- https://www.space.com/37506-quantum-teleportation-record-shattered.html https://www.bbc.com/news/science-environment-40594387
- https://phys.org/news/2021-01-efficient-high-dimensional-quantum-teleportation.html
- https://www.discovery.com/science/why-we-ll--probably--never-be-able-to-teleport
- https://www.popularmechanics.com/science/a25699/how-quantum-teleportation-works/